黏土悬浮液置换下的渗透性异质性与体线弹性决定 Hele-Shaw 实验中的界面图案形貌

当较粘性的牛顿流体置换年龄化的水性黏土悬浮液并置于受限空间时，由于主要的粘性不稳定性，会出现丰富的界面图案。本研究通过加入添加剂控制黏土悬浮液的机械性质，研究了这些悬浮液在 Hele-Shaw 单元格中被水置换导致的界面不稳定。当黏土的弹性较低时，界面动力学表现出异质介质中非线性粘性指纹的特征。通过调节延迟黏土老化的添加剂种类和含量，我们发现了两种新的传播机制：通过穿越和之字形指纹传播。这些图案在胶体系统的实验中迄今为止从未观察到。对于中等黏土弹性，本文演示了 shear-thinning 引起的流动各向异性导致树状图案的形成，主导侧枝。随着黏土弹性因盐的加入而增加，产生裂缝所需的能量小于整体屈服能。这一情景表现为黏弹性裂缝的出现。我们的工作表明，加入添加剂是一种有效的策略，用于在牛顿流体置换黏土并置于受限空间时操控界面不稳定的发生和生长。